DE69805992T2 - POWER AMPLIFICATION SYSTEM WITH INTELLIGENT CONTROL OF AMPLIFIER MODULES - Google Patents
POWER AMPLIFICATION SYSTEM WITH INTELLIGENT CONTROL OF AMPLIFIER MODULESInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der drahtlosen Telekommunikation und im Besonderen das Gebiet der Leistungserhaltung bei der Verstärkung von Kommunikationssignalen.The present invention relates generally to the field of wireless telecommunications and, more particularly, to the field of power maintenance in the amplification of communication signals.
Systeme mit mehreren linearen Leistungsverstärkern haben zahlreiche Anwendungen. So werden beispielsweise lineare Mehrkanal-Viermodul-Verstärkersysteme in Zelltelefon-Basisstationen oder "Zellstellen" verwendet. Solche Basisstationen oder Zellstellen sind hinreichend bekannt und werden z. B. in George Calhoun, Wireless Access and the Local Telephone Network 128-135 (1992) beschrieben, was hiermit einbezogen wird. Solche Verstärkersysteme werden in Zellstellen verwendet, um mehrere Hochfrequenz- (HF)-Signale verschiedener und unterschiedlicher Frequenzen oder Kanäle oder Träger zu verstärken. Ein solches System weist typischerweise einen Teiler, eine Mehrzahl linearer Verstärkermodule, einen Kombinierer, eine Steuerungsvorrichtung für den Teiler-/Kombinierer sowie einen Monitor und ein Steuermodul auf. Beispiele für ein solches System beinhalten die Spectrian MC160A-Reihe von Mehrträger- Leistungsverstärkern und die PowerWave MCA9000-400-Reihe linearer Verstärkersysteme.Systems with multiple linear power amplifiers have numerous applications. For example, four-module multi-channel linear amplifier systems are used in cellular telephone base stations or "cell sites." Such base stations or cell sites are well known and are described, for example, in George Calhoun, Wireless Access and the Local Telephone Network 128-135 (1992), which is hereby incorporated. Such amplifier systems are used in cell sites to amplify multiple radio frequency (RF) signals of various and different frequencies or channels or carriers. Such a system typically includes a splitter, a plurality of linear amplifier modules, a combiner, a controller for the splitter/combiner, and a monitor and control module. Examples of such a system include the Spectrian MC160A series of multi-carrier power amplifiers and the PowerWave MCA9000-400 series of linear amplifier systems.
Bei einem solchen System wird ein "Eingangssignal" in einen Teiler eingegeben. Dieses Eingangssignal weist ein oder mehrere hochfrequente Signale unterschiedlicher Frequenzen auf. Mit anderen Worten, dieses Eingangssignal kann ein Mehrkanalsignal sein. Diese hochfrequenten Signale können in jedem gewünschten Format oder Protokoll vorliegen, einschließlich der Standards Advanced Mobile Phone Service (AMPS- erweiterter Mobiltelefondienst), Time Division Multiple Access (TDMA - zeitüberlappen der Mehrfachzugriff) oder Code Division Multiple Access (CDMA - codeüberlappender Mehrfachzugriff). Der Teiler teilt das Eingangssignal in zwei oder mehr resultierende Signale. Die resultierenden Signale haben die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal, aber die Leistung oder Amplitude des Eingangssignals wird gleich unter den resultierenden Signalen aufgeteilt.In such a system, an "input signal" is fed into a divider. This input signal comprises one or more radio frequency signals of different frequencies. In other words, this input signal can be a multi-channel signal. These radio frequency signals can be in any desired format or protocol, including the Advanced Mobile Phone Service (AMPS), Time Division Multiple Access (TDMA) standards. The divider divides the input signal into two or more resulting signals. The resulting signals have the same frequency as the input signal, but the power or amplitude of the input signal is divided equally among the resulting signals.
Der Teiler in einem typischen linearen Viermodul-Verstärkersystem wie dem linearen Viermodul-Verstärkersystem PowerWave der Reihe MCA9000-400 weist vier Ausgänge auf, von denen ein jeder mit einem der vier linearen Verstärkermodule gekoppelt ist. Der Teiler ist entsprechend der Anzahl linearer Verstärkermodule, die mit dem Teiler gekoppelt und funktionsbereit sind, konfiguriert. Eine Steuerungsvorrichtung für den Teiler/ Kombinierer, die beispielweise durch einen Mikroprozessor oder auf Schaltebene verwirklicht wird, überwacht die Anzahl der Verstärkermodule, die mit dem Teiler gekoppelt und funktionsbereit sind, und konfiguriert den Teiler und Kombinierer entsprechend. Bei einem Viermodulsystem, bei dem alle vier Module funktionsbereit sind, konfiguriert die Steuerungsvorrichtung für den Teiler-/Kombinierer den Teiler für vier Module in der Weise, dass der Teiler ein Eingangssignal in vier resultierende Signale teilt, von denen ein jedes den gleichen Frequenzinhalt wie das Eingangssignal und ein Viertel der Leistung aufweist. Wird der Teiler entsprechend drei gekoppelten und funktionsbereiten Verstärkermodulen konfiguriert, teilt der Teiler das Eingangssignal in drei resultierende Signale, jedes mit gleicher Leistung entsprechend einem Drittel des Eingangssignals. Wird analog der Teiler für zwei Module konfiguriert, teilt der Teiler das Eingangssignal in zwei Signale, und wenn der Teiler für ein Modul konfiguriert wird, teilt er das Signal nicht.The divider in a typical four-module linear amplifier system, such as the MCA9000-400 Series PowerWave Four-Module Linear Amplifier System, has four outputs, each of which is coupled to one of the four linear amplifier modules. The divider is configured according to the number of linear amplifier modules that are coupled to the divider and operational. A divider/combiner controller, implemented, for example, by a microprocessor or at the circuit level, monitors the number of amplifier modules that are coupled to the divider and operational and configures the divider and combiner accordingly. In a four-module system where all four modules are operational, the divider/combiner controller configures the divider for four modules so that the divider divides an input signal into four resultant signals, each of which has the same frequency content as the input signal and one-quarter the power. If the divider is configured to correspond to three coupled and operational amplifier modules, the divider divides the input signal into three resultant signals, each of equal power corresponding to one-third of the input signal. Similarly, if the divider is configured for two modules, the divider divides the input signal into two signals, and if the divider is configured for one module, it does not divide the signal.
Jedes der vier Module verstärkt das in das betreffende Modul eingegebene Signal auf einen gewünschten Pegel. Die verstärkten Signale werden mit einem Kombinierer gekoppelt. Die Steuerungsvorrichtung für den Teiler-/Kombinierer konfiguriert den Kombinierer entsprechend der Anzahl der mit dem Teiler gekoppelten und funktionsbereiten Leistungsmodule. In einem Viermodulsystem konfiguriert also die Logik der Steuerungsvorrichtung für den Teiler-/Kombinierer den Kombinierer für den Betrieb in einem solchen System. Dementsprechend kombiniert der Kombinierer die vier verstärkten Signale zu einem einzigen Ausgangssignal zur Übertragung. Typischerweise wird dieser kombinierte Ausgang über eine Antennenschnittstellenschaltung an eine Sendeantenne geliefert.Each of the four modules amplifies the signal input to that module to a desired level. The amplified signals are coupled to a combiner. The divider/combiner controller configures the combiner according to the number of power modules coupled to the divider and operational. Thus, in a four-module system, the divider/combiner controller logic configures the combiner to operate in such a system. Accordingly, the combiner combines the four amplified signals into a single output signal for transmission. Typically, this combined output is delivered to a transmitting antenna via an antenna interface circuit.
Außerdem wird in einem solchen System ein Überwachungs- und Steuergerät verwendet, um die Betriebsleistung an jedes der Module zu liefern und zu steuern, um jedes der Module zu überwachen, um alle Module zu aktivieren oder zu deaktivieren und um den Bediener zu informieren, wenn das System außerhalb der Parameter arbeitet. Dieses Gerät kann zusammen mit der Steuerungsvorrichtung für den Teiler-/Kombinierer oder anstelle derselben auch dazu herangezogen werden, den Teiler und Kombinierer zu konfigurieren und neu zu konfigurieren.In addition, a monitoring and control device is used in such a system to supply and control the operating power to each of the modules, to monitor each of the modules, to enable or disable all of the modules, and to inform the operator when the system is operating outside of parameters. This device can also be used together with the divider/combiner control device or instead of it to configure and reconfigure the divider and combiner.
In den in herkömmlichen Zelltelefonstellen verwendeten Systemen aktiviert oder deaktiviert das Überwachungs- und Steuergerät einzelne Leistungsverstärkermodule nicht unabhängig. Alle Module sind entweder aktiv oder alle Module sind inaktiv.In the systems used in traditional cell phone stations, the monitoring and control equipment does not activate or deactivate individual power amplifier modules independently. All modules are either active or all modules are inactive.
Die in herkömmlichen Zellstellen verwendeten linearen Mehrkanal-Mehrverstärker- Verstärkersysteme erfordern eine erhebliche Leistung und sind folglich teuer im Betrieb. Eine Spannungsversorgung einer herkömmlichen Zellstelle liefert typischerweise Leistung bei einer Gleichspannung von 24-27 V und der zum jeweiligen Zeitpunkt vom System erforderlichen Stromstärke an das System. Die vom System benötigte Leistung variiert typischerweise täglich über der Zeit entsprechend der Nutzung des Systems durch die Teilnehmer. Während der Spitzenstunden, wenn die Teilnehmernachfrage am Höchsten ist, kann das System 1500-2500 Watt benötigen. Außerhalb der Spitzenstunden kann die Leistungsanforderung des Systems ca. 150 Watt betragen, also drastisch weniger als der Bedarf in Spitzenstunden.The multi-channel, multi-amplifier linear amplifier systems used in traditional cell sites require significant power and are consequently expensive to operate. A traditional cell site power supply typically delivers power to the system at 24-27 VDC and the current required by the system at any given time. The power required by the system typically varies daily over time according to subscriber usage of the system. During peak hours, when subscriber demand is highest, the system may require 1500-2500 watts. During off-peak hours, the system power requirement may be approximately 150 watts, drastically less than peak hour demand.
Ein großer Teil der erforderlichen Leistung für den Betrieb eines linearen Viermodul- Verstärkersystems kann in mancher Hinsicht als Gemeinbedarf gesehen werden, da er einfach alle vier der Leistungsverstärkermodule in einem aktiven Zustand hält, wenn das System in Betrieb ist. Während der Spitzenstunden müssen häufig alle vier Leistungsverstärker zur Verstärkung der vom System transportierten Signale herangezogen werden. Deshalb ist es oft erforderlich, während der Spitzenstunden alle vier Leistungsverstärker im aktiven Zustand zu halten. Außerhalb der Spitzenstunden benötigt das System jedoch eventuell nur einen oder zwei der Leistungsverstärkermodule für einen ausreichenden Betrieb. Es kann also sein, dass nur einer oder vielleicht zwei der Verstärkermodule außerhalb der Spitzenstunden aktiv sein müssen. Würden also nur die erforderlichen Verstärkermodule im aktiven Zustand gehalten, wäre eine erheblich geringere Leistung für den Gemeinbedarf erforderlich.A large portion of the power required to operate a four-module linear amplifier system can in some respects be considered a common requirement, as it simply keeps all four of the power amplifier modules in an active state when the system is operating. During peak hours, all four power amplifiers are often required to amplify the signals carried by the system. Therefore, it is often necessary to keep all four power amplifiers in the active state during peak hours. During off-peak hours, However, the system may only require one or two of the power amplifier modules to operate adequately. Thus, only one or perhaps two of the amplifier modules may need to be active during off-peak hours. Thus, if only the required amplifier modules were kept active, significantly less power would be required for the common use.
Wie oben erwähnt, sind die herkömmlichen System nicht zur Steuerung der Aktivierung oder Deaktivierung einzelner Leistungsverstärkermodule vorgesehen. Vielmehr bleiben alle Module zu einem bestimmten Zeitpunkt im gleichen Betriebszustand. Bei einem herkömmlichen Viermodulsystem z. B. bleiben alle vier Module sowohl während als auch außerhalb der Spitzenstunden im aktiven Zustand. Da in jedem Zeitpunkt alle Module entweder aktiv oder inaktiv sind, verbrauchen die Leistungsverstärkermodule mehr Leistung als für den ausreichenden Betrieb des Systems erforderlich ist. Herkömmliche Systeme nutzen also die Leistung ineffizient und sind deshalb im Betrieb teurer als notwendig.As mentioned above, conventional systems are not designed to control the activation or deactivation of individual power amplifier modules. Rather, all modules remain in the same operating state at any given time. For example, in a conventional four-module system, all four modules remain in the active state both during and off-peak hours. Since all modules are either active or inactive at any given time, the power amplifier modules consume more power than is required to adequately operate the system. Conventional systems therefore use power inefficiently and are therefore more expensive to operate than necessary.
Die US-A-5 304 943 wird als Stand der Technik anerkannt, der der vorliegenden Erfindung am Nächsten kommt, und offenbart ein lineares Leistungsverstärkersystem mit einem Teiler, einer Mehrzahl Verstärker und einem Kombinierer, wobei der Eingang jedes Verstärkers von einem Schalter gesteuert wird, der von einer Steuerungsvorrichtung gesteuert wird.US-A-5 304 943 is recognized as the closest prior art to the present invention and discloses a linear power amplifier system comprising a divider, a plurality of amplifiers and a combiner, the input of each amplifier being controlled by a switch controlled by a control device.
Lineares Leistungsverstärkersystem mit einem Eingang; einem Teiler mit einem Eingang und einer Mehrzahl Ausgänge; einer Mehrzahl linearer Leistungsverstärkermodule, wobei jedes Leistungsverstärkermodul einen Eingang und einen Ausgang enthält und jeder Verstärkereingang mit mindestens einem Teilerausgang gekoppelt ist; einem Kombinierer mit einer Mehrzahl Eingänge und einem Ausgang, wobei jeder Kombinierereingang mit mindestens einem Verstärkerausgang gekoppelt ist; einer Steuerungsvorrichtung, die mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang enthält, wobei der Systemeingang mit dem Teilereingang gekoppelt ist, bei dem jeder Steuerungsvorrichtungsausgang mit mindestens einem Verstärkermodul gekoppelt ist, und die Steuerungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie bei Erkennen eines vorgegebenen Signals an mindestens einem Steuerungsvorrichtungseingang ein vorgegebenes Steuersignal an mindestens einem Steuerungsvorrichtungsausgang mindestens einem Verstärkermodul bereitstellt, wobei der Betriebszustand jedes Verstärkermoduls auf sein vorgegebenes Steuersignal von der Steuerungsvorrichtung anspricht.A linear power amplifier system having an input; a splitter having an input and a plurality of outputs; a plurality of linear power amplifier modules, each power amplifier module including an input and an output, each amplifier input coupled to at least one splitter output; a combiner having a plurality of inputs and an output, each combiner input coupled to at least one amplifier output; a controller having at least one input and at least one output, the system input coupled to the splitter input, each controller output coupled to at least one amplifier module, and the control device is constructed such that, upon detection of a predetermined signal at at least one control device input, it provides a predetermined control signal at at least one control device output to at least one amplifier module, the operating state of each amplifier module responsive to its predetermined control signal from the control device.
Lineare Leistungsverstärkersysteme gemäß der vorliegenden Erfindung nutzen die Leistung effizienter als herkömmliche Systeme. Eine solche Effizienz gestattet niedrigere Betriebskosten der linearen Leistungsverstärkersysteme gemäß der vorliegenden Erfindung als die herkömmlicher Systeme.Linear power amplifier systems according to the present invention utilize power more efficiently than conventional systems. Such efficiency allows for lower operating costs of the linear power amplifier systems according to the present invention than those of conventional systems.
Das System und das Verfahren gemäß US-A-5 304 943 offenbart nicht die Kopplung jedes Ausgangs der Steuerungsvorrichtung mit mindestens einem Verstärkermodul.The system and method according to US-A-5 304 943 does not disclose the coupling of each output of the control device to at least one amplifier module.
Strukturelle Unterschiede zwischen Systemen gemäß der vorliegenden Erfindung und herkömmlichen Systemen enthalten die Kommunikationsleitungen, die eine unabhängige Steuerung individueller Leistungsverstärkermodule erleichtern. Strukturelle Unterschiede enthalten auch die Struktur, die einen Teiler, einen Kombinierer und individuell gesteuerte Leistungsverstärkermodule in einer mobilen Kommunikationszellstelle verwirklicht.Structural differences between systems according to the present invention and conventional systems include the communication lines that facilitate independent control of individual power amplifier modules. Structural differences also include the structure that implements a splitter, a combiner, and individually controlled power amplifier modules in a mobile communication cell site.
Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden die intelligente Steuerung linearer Verstärkermodule, um die Effizienz des Leistungsverbrauchs zu erhöhen. Diese intelligente Steuerung erfolgt nach der Auswertung von Zuständen an einem oder mehreren Punkten innerhalb und, falls gewünscht, außerhalb des Systems. Diese Zustände können eine breite Vielfalt von Signaltypen einschließlich CDMA, TDMA und AMPS sein. Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung sind in der Lage, diese oder mehr Signaltypen auszuwerten und individuelle Verstärkermodule entsprechend dieser Auswertung intelligent zu steuern. Diese Systeme verwenden Strukturen, die HF-Signale teilen und kombinieren.Systems according to the present invention use intelligent control of linear amplifier modules to increase power consumption efficiency. This intelligent control occurs after evaluating conditions at one or more points inside and, if desired, outside the system. These conditions can be a wide variety of signal types including CDMA, TDMA and AMPS. Systems according to the present invention are capable of evaluating these or more signal types and intelligently controlling individual amplifier modules according to this evaluation. These systems use structures that split and combine RF signals.
Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung nutzen Leistung effizienter als herkömmliche Systeme, indem sie u. a. die Aktivierung/Deaktivierung individueller Leistungsver stärker auf eine solche Weise steuern, die der tatsächlich erforderlichen Kapazität entspricht; indem sie mehrere Leistungsverstärkermodule des Systems intelligent steuern, so dass individuelle Module wie gewünscht unabhängig vom Zustand anderer Module in den aktiven oder inaktiven Zustand versetzt werden können, und indem sie weniger Leistung für den Betrieb benötigen als herkömmliche mobile Kommunikationsleistungs- verstärker.Systems according to the present invention use power more efficiently than conventional systems by, among other things, enabling/disabling individual power more in a manner that corresponds to the actual capacity required; by intelligently controlling several power amplifier modules of the system so that individual modules can be set to the active or inactive state as desired, regardless of the state of other modules; and by requiring less power to operate than conventional mobile communications power amplifiers.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine zweite Steuerungsvorrichtung mit dem Teiler und jedem Verstärkermodul gekoppelt und so eingerichtet, dass bei Erkennen des Betriebszustands jedes Verstärkermoduls die zweite Steuerungsvorrichtung den Teiler entsprechend dem Betriebszustand jedes Verstärkermoduls konfiguriert. Die zweite Steuerungsvorrichtung kann auch mit dem Kombinierer gekoppelt und so eingerichtet werden, dass sie bei Erkennen des Betriebszustands jedes Verstärkermoduls den Kombinierer entsprechend dem Betriebszustand jedes Verstärkermoduls konfiguriert.According to a first embodiment of the present invention, a second control device is coupled to the divider and each amplifier module and is arranged such that, upon detecting the operating state of each amplifier module, the second control device configures the divider according to the operating state of each amplifier module. The second control device can also be coupled to the combiner and is arranged such that, upon detecting the operating state of each amplifier module, it configures the combiner according to the operating state of each amplifier module.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das System ein gemeinsames Steuermodul mit mindestens einem gemeinsamen Steuerausgang und mindestens einem gemeinsamen Steuereingang, wobei mindestens ein gemeinsamer Steuerausgang mit mindestens einem Eingang der Steuerungsvorrichtung gekoppelt ist. Das gemeinsame Steuermodul kann auch mit jedem Verstärkermodul und mit dem Teiler gekoppelt und so eingerichtet sein, dass bei Erkennen des Betriebszustands jedes Verstärkermoduls das gemeinsame Steuermodul den Teiler entsprechend dem Betriebszustand jedes Verstärkermoduls konfiguriert. Das gemeinsame Steuermodul kann des Weiteren mit jedem Verstärkermodul und mit dem Kombinierer gekoppelt und so eingerichtet sein, dass bei Erkennen des Betriebszustands jedes Verstärkermoduls das gemeinsame Steuermodul den Kombinierer entsprechend dem Betriebszustand jedes Verstärkermoduls konfiguriert.According to a second embodiment of the present invention, the system includes a common control module with at least one common control output and at least one common control input, wherein at least one common control output is coupled to at least one input of the control device. The common control module can also be coupled to each amplifier module and to the divider and configured such that, upon detecting the operating state of each amplifier module, the common control module configures the divider according to the operating state of each amplifier module. The common control module can further be coupled to each amplifier module and to the combiner and configured such that, upon detecting the operating state of each amplifier module, the common control module configures the combiner according to the operating state of each amplifier module.
Außerdem weist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Teilnehmerstation Folgendes auf: einen Eingang; ein lineares Leistungsverstärkersystem mit einem Eingang und einer Mehrzahl Ausgänge; eine Mehrzahl linearer Leistungsverstärkermodule, wobei jedes Verstärkermodul einen Eingang und einen Ausgang enthält und jeder Verstärkerein gang mit mindestens einem Teilerausgang gekoppelt ist; einen Kombinierer mit einer Mehrzahl Eingänge (300, 301, 302, 304) und einem Ausgang (56), wobei jeder Kombinierereingang mit mindestens einem Verstärkerausgang gekoppelt ist; eine Steuerungsvorrichtung, die mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang enthält, wobei der Stationseingang mit dem Teilereingang gekoppelt ist; ein Modulationssystem; ein Funksystem und eine Antenne, bei der das Modulationssystem mit dem Stationseingang gekoppelt ist; der Kombinierer mit dem Funksystem gekoppelt ist; das Funksystem mit der Antenne gekoppelt ist; der oder jeder Ausgang der Steuerungsvorrichtung mit mindestens einem Verstärkermodul gekoppelt ist; und die Steuerungsvorrichtung so eingerichtet ist, dass sie bei Erkennen eines vorgegebenen Steuersignals an mindestens einem Eingang der Steuerungsvorrichtung ein vorgegebenes Steuersignal an mindestens einem Ausgang der Steuerungsvorrichtung mindestens einem Verstärkermodul bereitstellt, wobei der Betriebszustand jedes Verstärkermoduls auf sein vorgegebenes Steuersignal von der Steuerungsvorrichtung anspricht.Furthermore, according to the present invention, a subscriber station comprises: an input; a linear power amplifier system having an input and a plurality of outputs; a plurality of linear power amplifier modules, each amplifier module including an input and an output, and each amplifier including a input is coupled to at least one divider output; a combiner with a plurality of inputs (300, 301, 302, 304) and one output (56), each combiner input being coupled to at least one amplifier output; a control device which contains at least one input and at least one output, the station input being coupled to the divider input; a modulation system; a radio system and an antenna, in which the modulation system is coupled to the station input; the combiner is coupled to the radio system; the radio system is coupled to the antenna; the or each output of the control device is coupled to at least one amplifier module; and the control device is set up such that, upon detection of a predetermined control signal at at least one input of the control device, it provides a predetermined control signal at at least one output of the control device to at least one amplifier module, the operating state of each amplifier module responding to its predetermined control signal from the control device.
Des Weiteren weist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Steuerungsvorrichtung für ein lineares Leistungsverstärkersystem Folgendes auf: einen Eingang; einen Teiler mit einem Eingang und einer Mehrzahl Ausgänge; eine Mehrzahl linearer Leistungsverstärkermodule, wobei jedes Verstärkermodul einen Eingang, einen Ausgang und einen Steueranschluss enthält und jeder Verstärkereingang mit mindestens einem Teilerausgang gekoppelt ist; einen Kombinierer mit einer Mehrzahl Eingänge und einem Ausgang, wobei jeder Kombinierereingang mit mindestens einem Verstärkerausgang gekoppelt ist, wobei der Systemeingang mit dem Teilereingang gekoppelt ist; die Steuerungsvorrichtung mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang enthält; bei dem jeder Ausgang der Steuerungsvorrichtung im Betrieb mit dem Steueranschluss mindestens eines Verstärkermoduls gekoppelt ist; und die Steuerungsvorrichtung so eingerichtet ist, dass sie im Betrieb bei Erkennen eines vorgegebenen Signals an mindestens einem Eingang der Steuerungsvorrichtung ein vorgegebenes Steuersignal an mindestens einem Ausgang der Steuerungsvorrichtung mindestens einem Verstärkermodul bereitstellt, um dessen Betriebszustand zu steuern.Furthermore, according to the present invention, a control device for a linear power amplifier system comprises: an input; a divider with an input and a plurality of outputs; a plurality of linear power amplifier modules, each amplifier module comprising an input, an output and a control terminal, and each amplifier input being coupled to at least one divider output; a combiner with a plurality of inputs and an output, each combiner input being coupled to at least one amplifier output, the system input being coupled to the divider input; the control device comprises at least one input and at least one output; each output of the control device is coupled to the control terminal of at least one amplifier module during operation; and the control device is configured such that, during operation, upon detection of a predetermined signal at at least one input of the control device, it provides a predetermined control signal to at least one output of the control device of at least one amplifier module in order to control its operating state.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die beigefügten Ansprüche und beispielhaft in der nachfolgenden Beschreibung offenbart.Other objects, features and advantages of the present invention will be disclosed by the appended claims and by way of example in the description which follows.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform linearer Leistungsverstärkersysteme der vorliegenden Erfindung mit vier Leistungsverstärkermodulen, einer den Systemausgang überwachenden Steuerungsvorrichtung, einer einzigen Kommunikationsleitung zwischen der Steuerungsvorrichtung und den Modulen und einer die Module überwachenden und den Teiler sowie den Kombinierer konfigurierenden Steuerungsvorrichtung des Teilers/Kombinierers.Fig. 1 schematically shows an embodiment of linear power amplifier systems of the present invention with four power amplifier modules, a controller monitoring the system output, a single communication line between the controller and the modules, and a controller of the divider/combiner monitoring the modules and configuring the divider and the combiner.
Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform von Systemen der vorliegenden Erfindung mit vier Leistungsverstärkermodulen, einer den Systemausgang und die Module überwachenden sowie den Teiler und Kombinierer konfigurierenden Steuerungsvorrichtung und mehrere Kommunikationsleitungen zwischen dem Mikroprozessor und den Modulen.Fig. 2 schematically shows a second embodiment of systems of the present invention with four power amplifier modules, a controller monitoring the system output and the modules and configuring the divider and combiner, and several communication lines between the microprocessor and the modules.
Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform von Systemen der vorliegenden Erfindung mit vier Leistungsverstärkermodulen, einer sowohl den Systemausgang als auch den Systemeingang überwachenden sowie den Teiler und Kombinierer entsprechend konfigurierenden Steuerungsvorrichtung und einer einzigen Kommunikationsleitung zwischen dem Mikroprozessor und den Modulen.Fig. 3 schematically shows a third embodiment of systems of the present invention with four power amplifier modules, a control device monitoring both the system output and the system input and configuring the divider and combiner accordingly, and a single communication line between the microprocessor and the modules.
Fig. 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform von Systemen der vorliegenden Erfindung mit vier Leistungsverstärkermodulen, einer den Ausgang eines gemeinsamen Steuermoduls überwachenden Steuerungsvorrichtung und einer einzigen Kommunikationsleitung zwischen dem Mikroprozessor und den Modulen, bei der das gemeinsame Steuermodul den Kommunikationsbus der Sendestelle überwacht und den Teiler und Kombinierer konfiguriert.Fig. 4 schematically shows a fourth embodiment of systems of the present invention with four power amplifier modules, a controller monitoring the output of a common control module and a single communication line between the microprocessor and the modules, where the common control module monitors the transmission site communication bus and configures the divider and combiner.
Fig. 5 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform von Systemen der vorliegenden Erfindung mit vier Leistungsverstärkermodulen, einem den Ausgang eines gemeinsamen Steuermoduls überwachenden Mikroprozessor und einer einzigen Kommunikationsleitung zwischen dem Mikroprozessor und den Modulen, bei der das gemeinsame Steuermodul die von der zentralen Betriebsstelle zum gemeinsamen Steuermodul gerichteten Kommunikationen über eine Empfangsstelle überwacht und den Teiler und Kombinierer konfiguriert.Fig. 5 shows schematically a fifth embodiment of systems of the present invention with four power amplifier modules, a microprocessor monitoring the output of a common control module and a single communication line between the microprocessor and the modules, in which the common control module monitors the communications directed from the central operating point to the common control module via a receiving point and configures the divider and combiner.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Teilnehmerstation mit einem linearen Verstärkersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 6 shows schematically a subscriber station with a linear amplifier system according to the present invention.
Die vorliegende Erfindung stellt eine intelligente Steuerung mehrerer linearer Leistungsverstärkermodule bereit. Die Steuerungsvorrichtung, die in einem Mikroprozessor, in einer Logikschaltung oder in verteilter Verarbeitung unter Anwendung künstlich intelligenter oder regelbasierter Implementierung, neuronaler Netzwerke oder eines anderen gewünschten Modus oder Steuerprozesses implementiert sein kann, überwacht das System und andere Faktoren falls gewünscht und liefert auf Basis ihrer Überwachung und Auswertung die Steuerung der Verstärkungskapazität des Systems. Indem nur die Verstärkerkapazität aktiviert wird, die für den ausreichenden Betrieb des Systems erforderlich ist, stellt diese intelligente Steuerungsvorrichtung ein lineares Leistungsverstärkersystem bereit, das die Leistung auf effizientere Weise nutzt als herkömmliche Systeme.The present invention provides intelligent control of multiple linear power amplifier modules. The controller, which may be implemented in a microprocessor, in a logic circuit, or in distributed processing using artificially intelligent or rule-based implementation, neural networks, or any other desired mode or control process, monitors the system and other factors if desired and, based on their monitoring and evaluation, provides control of the system's amplification capacity. By activating only the amplification capacity required for adequate operation of the system, this intelligent controller provides a linear power amplifier system that uses power in a more efficient manner than conventional systems.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist ein lineares Mehrkanal-Viermodul- Verstärkersystem von der Art, wie sie in Zellstellen für Zelltelefone verwendet wird. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in verschiedenen anderen Systemen verwirklicht werden, einschließlich PCS-Stellen, anderen mobilen Funkstellen, Systemen mit mehr oder weniger als vier Modulen und Systemen, die an anderen Orten als mobilen Funkstellen verwendet werden.According to the preferred embodiment, a four-module, multi-channel linear amplifier system is of the type used in cell sites for cellular telephones. However, the present invention may be implemented in a variety of other systems, including PCS sites, other mobile radio stations, systems with more or less than four modules, and systems used in locations other than mobile radio stations.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung mit einer oder mehreren Schaltungen oder Komponenten ("Punkten") innerhalb und falls gewünscht außerhalb des Systems gekoppelt, um die verschiedenen Zustände innerhalb (und falls gewünscht außerhalb) des Systems wie Eingänge oder Ausgänge an verschiedenen Punkten des Systems zu überwachen. Die Steuerungsvorrichtung wertet den Zustand an einem solchen Punkt bzw. an solchen Punkten aus, um zu bestimmen, wie viele der Leistungsverstärkungsmodule erforderlich sind, um die Anforderung an das System zum betreffenden Zeitpunkt zu erfüllen. Der Punkt bzw. die Punkte, mit denen die Steuerungsvorrichtung gekoppelt werden kann, enthält Punkte im Systemeingang, im Systemausgang, im Ausgang eines gemeinsamen Steuermoduls, Punkte außerhalb des Systems oder eine Kombination davon. Zustände, die im System überwacht werden können, beinhalten vorzugsweise die Signalleistung in diesen Punkten. Nach der Bestimmung, wie viele Module für den ausreichenden Betrieb des Systems erforderlich sind, aktiviert die Steuerungsvorrichtung die zum jeweiligen Zeitpunkt benötigten jeweiligen Module und deaktiviert die Module, die zum betreffenden Zeitpunkt nicht benötigt werden. Wie bei herkömmlichen Systemen überwacht eine Steuerungsvorrichtung wie sie z. B. in einem Mikroprozessor oder anderen Logikschaltungen implementiert ist die Module. Die Steuerungsvorrichtung konfiguriert den Teiler und den Kombinierer entsprechend der Anzahl Module, die vorhanden und funktionsbereit sind.In a preferred embodiment, the control device is coupled to one or more circuits or components ("points") inside and, if desired, outside the system to monitor the various states inside (and, if desired, outside) the system, such as inputs or outputs at various points of the system. The control device evaluates the state at such point(s) to determine how many of the power amplification modules are required to meet the demand on the system at that time. The point(s) to which the control device may be coupled include points in the system input, the system output, the output of a common control module, points external to the system, or a combination thereof. Conditions that may be monitored in the system preferably include signal power at those points. After determining how many modules are required for adequate operation of the system, the control device activates the respective modules needed at that time and deactivates the modules not needed at that time. As in conventional systems, a control device, such as one implemented in a microprocessor or other logic circuit, monitors the modules. The control device configures the divider and combiner according to the number of modules that are present and operational.
Der Steueralgorithmus für den Teiler und Kombinierer, der von der Steuerungsvorrichtung oder der Steuerungsvorrichtung für den Teiler/Kombinierer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, muss so beschaffen sein, dass die dynamische Neukonfigurierung des Teilers und Kombinierers und die dynamische Aktivierung und Deaktivierung der Verstärkermodule so gesteuert werden, dass der Verstärkungsfaktor im System aufrechterhalten wird. Insbesondere wenn der Teiler und die dynamische Aktivierung und Deaktivierung der Verstärkermodule nicht sorgfältig gesteuert werden, können die Module überlastet und beschädigt werden.The control algorithm for the divider and combiner, which is carried out by the control device or the control device for the divider/combiner according to the present invention, must be such that the dynamic reconfiguration of the divider and combiner and the dynamic activation and deactivation of the amplifier modules are controlled so that the gain factor in the system is maintained. In particular, if the divider and the dynamic activation and deactivation of the amplifier modules are not carefully controlled, the modules may be overloaded and damaged.
Manche herkömmlichen Teiler und Kombinierer haben Steuereingänge, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um den Teiler und Kombinierer entsprechend der Anzahl Verstärkermodule im aktiven Zustand neu zu konfigurieren. Andere Teiler und Kombinierer benötigen eine neue Steuerschnittstelle, die mit einer Steuerungsvorrichtung oder einer Steuerungsvorrichtung für den Teiler/Kombinierer gemäß der vorliegenden Erfindung gekoppelt werden kann.Some conventional dividers and combiners have control inputs that can be used according to the present invention to reconfigure the divider and combiner according to the number of amplifier modules in the active state. Other dividers and combiners require a new control interface that can be coupled to a controller or a controller for the divider/combiner according to the present invention.
Auslegung, Konstruktion und Betrieb von Systemen gemäß der vorliegenden Erfindung sind je nach den Bedürfnissen der Anwendung, auf die die Erfindung gerichtet ist, fle xibel. Anzahl und Ort der Punkte innerhalb des Systems, mit denen die Steuerungsvorrichtung gekoppelt wird, können variieren. Die Steuerungsvorrichtung reagiert auf bestimmte Zustände oder Bereiche von Zuständen an den Punkten, mit denen die Steuerungsvorrichtung gekoppelt ist. Eingriffe seitens des Personals, externe Steuereingriffe oder andere externe Eingaben können verwendet werden, um die Weise, in der die Module aktiviert sind, ungeachtet der bestimmte Kapazitätsanforderungen widerspiegelnden Zustände im System zu korrigieren oder zu modifizieren. Die Steuerungsvorrichtung, ob verteilt oder nicht, kann auch so implementiert werden, dass der Betriebszustand der Module zu ausgewählten Zeitintervallen, zufälligen Zeitintervallen oder vorzugsweise kontinuierlich ausgewertet und eingestellt wird.The design, construction and operation of systems according to the present invention are flexible depending on the needs of the application to which the invention is directed. xible. The number and location of the points within the system to which the control device is coupled may vary. The control device responds to specific conditions or ranges of conditions at the points to which the control device is coupled. Personnel intervention, external control intervention, or other external inputs may be used to correct or modify the manner in which the modules are activated regardless of conditions in the system reflecting particular capacity requirements. The control device, whether distributed or not, may also be implemented to evaluate and adjust the operating state of the modules at selected time intervals, random time intervals, or preferably continuously.
Fig. 1 zeigt ein lineares Viermodul-Verstärkersystem 10, das die vorliegende Erfindung auf die beste Weise verwirklicht. Das System 10 enthält einen Teiler 16, vier Leistungsverstärkermodule 28, 29, 30, 31, einen Kombinierer 54 und eine Steuerungsvorrichtung 62. Wenn das System in Betrieb ist, werden ein oder mehrere Hochfrequenzsignale (nicht dargestellt) in einem Format wie AMPS, TDMA oder CDMA auf einer Eingangsleitung 14 zum Teilereingang 18 in den Teiler 16 bereitgestellt. Der Teiler 16 weist die Signale entsprechend dem Volumen der eingegebenen Signale, der Leistungsminderung der Signale, welche Verstärkermodule sich im aktiven Zustand befinden und anderen Faktoren mehreren Teilerausgängen 20, 21, 22, 23 zu.Fig. 1 shows a four-module linear amplifier system 10 which best embodies the present invention. The system 10 includes a divider 16, four power amplifier modules 28, 29, 30, 31, a combiner 54, and a controller 62. When the system is in operation, one or more radio frequency signals (not shown) in a format such as AMPS, TDMA, or CDMA are provided on an input line 14 to the divider input 18 in the divider 16. The divider 16 allocates the signals to a plurality of divider outputs 20, 21, 22, 23 according to the volume of the input signals, the power attenuation of the signals, which amplifier modules are in the active state, and other factors.
Der Teiler in dem in Fig. 1 dargestellten System hat vier Ausgänge 20, 21, 22, 23. Diese Ausgänge 20, 21, 22, 23 sind mit vier linearen Verstärkermodulen 28, 29, 30, 31 gekoppelt.The divider in the system shown in Fig. 1 has four outputs 20, 21, 22, 23. These outputs 20, 21, 22, 23 are coupled to four linear amplifier modules 28, 29, 30, 31.
Jedes lineare Verstärkermodul hat mindestens zwei Betriebszustände, den aktiven oder verstärkenden oder "Ein"-Zustand und den inaktiven oder offenen oder "Aus"-Zustand. Ein im aktiven Zustand befindliches Verstärkermodul verstärkt das eingegebene Signal mit einem vorgewählten Verstärkungsfaktor. Vorzugsweise wirkt ein Verstärkermodul, das sich im inaktiven Zustand befindet, im Wesentlichen als offener Kreis und überträgt keine Signale.Each linear amplifier module has at least two operating states, the active or amplifying or "on" state and the inactive or open or "off" state. An amplifier module in the active state amplifies the input signal at a preselected gain factor. Preferably, an amplifier module that is in the inactive state essentially acts as an open loop and transmits no signals.
Jedes Modul hat einen Steueranschluss. Der Betriebszustand eines Moduls hängt von dem durch den Steueranschluss 68, 69, 70, 71 des betreffenden Moduls empfangenen Signal ab. Wird ein Signal, das so vorgewählt ist, dass es ein Modul veranlasst, in den aktiven Zustand zu gehen, an den Steueranschluss des Moduls gelegt, wechselt das Modul in den aktiven Zustand, wenn es im inaktiven Zustand ist, und bleibt im aktiven Zustand, wenn es bereits im aktiven Zustand ist. Wird ein Signal, das so vorgewählt ist, dass es ein Modul veranlasst, in den inaktiven Zustand zu gehen, an den Steueranschluss des Moduls gelegt, wechselt das Modul in den inaktiven Zustand, wenn es im aktiven Zustand ist, und bleibt im inaktiven Zustand, wenn es bereits im inaktiven Zustand ist. Das System und die Module können so ausgelegt und programmiert werden, dass sie in gewünschter Weise auf eine breite Vielfalt von Signalen reagieren.Each module has a control terminal. The operating state of a module depends on the signal received through the control terminal 68, 69, 70, 71 of that module. If a signal preselected to cause a module to go into the active state is applied to the control terminal of the module, the module will go into the active state if it is in the inactive state and will remain in the active state if it is already in the active state. If a signal preselected to cause a module to go into the inactive state is applied to the control terminal of the module, the module will go into the inactive state if it is in the active state and will remain in the inactive state if it is already in the inactive state. The system and modules can be designed and programmed to respond to a wide variety of signals in a desired manner.
Jedes sich im aktiven Zustand befindende Modul verstärkt das in das betreffende Modul eingegebene Signal und stellt an seinem Ausgang ein verstärktes Signal bereit. Die Ausgänge der Module sind in Fig. 1 mit 42, 43, 44 und 45 dargestellt. Die Ausgänge 42, 43, 44, 45 sind mit den Kombinierereingängen 300, 301, 302, 303 gekoppelt. Die verstärkten Signale werden von den Ausgängen in einem Kombinierer 54 eingespeist. Der Kombinierer 54 kombiniert die eingegebenen Signale und stellt ein Ausgangssignal am Kombiniererausgang 56 bereit. Der Kombiniererausgang 56 ist bei der dargestellten Ausführungsform der Systemausgang. Der Kombiniererausgang 56 kann mit einer Antennenschaltung (nicht dargestellt) gekoppelt werden, die das Signal für die Antennenübertragung vorbereitet.Each module in the active state amplifies the signal input to that module and provides an amplified signal at its output. The outputs of the modules are shown in Fig. 1 as 42, 43, 44 and 45. The outputs 42, 43, 44, 45 are coupled to combiner inputs 300, 301, 302, 303. The amplified signals are fed from the outputs to a combiner 54. The combiner 54 combines the input signals and provides an output signal at combiner output 56. The combiner output 56 is the system output in the illustrated embodiment. The combiner output 56 can be coupled to an antenna circuit (not shown) that prepares the signal for antenna transmission.
Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise vorprogrammiert. Die Steuerungsvorrichtung kann einen Zustand wie das Ausgangssignal des Kombinierers, einschließlich insbesondere des Leistungspegels des Ausgangssignals, überwachen, um zu bestimmen, wie viele aktive Verstärkermodule für den ausreichenden Betrieb des Systems erforderlich sind. In diesem Fall ist der Kombiniererausgang 56 mit dem Eingang 64 der Steuerungsvorrichtung 62 gekoppelt. Die Steuerungsvorrichtung wertet das Signal an ihrem Eingang 64 aus und überträgt ein Steuersignal an ihrem Ausgang 66 an die Verstärkermodule 28, 29, 30, 31. Das von der Steuerungsvorrichtung 62 übertragene Steuersignal hängt von dem Signal ab, das die Steuerungsvorrichtung 62 an ihrem Eingang erkennt. Die Steuerungsvorrichtung 62 kann so vorprogrammiert sein, dass sie das (die) Signal(e) an ihrem Eingang 64 auswertet, um zu bestimmen, wie viele der vier Leistungsverstärkermodule 28, 29, 30, 31 für den ausreichenden Betrieb des linearen Leistungsverstärkersystems 10 im aktiven Zustand sein sollten. Die Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise so programmiert sein, dass sie bestimmt, dass das System wahrscheinlich eine bestimmte Anzahl von Anrufen handhabt, wenn ein gegebener Pegel der Signalleistung am Systemausgang vorliegt, und dass nur zwei der Leistungsmodule zur Verstärkung von Signalen bei dieser Anzahl von Anrufen erforderlich sind.The control device is preferably pre-programmed. The control device may monitor a condition such as the output signal of the combiner, including in particular the power level of the output signal, to determine how many active amplifier modules are required for sufficient operation of the system. In this case, the combiner output 56 is coupled to the input 64 of the control device 62. The control device evaluates the signal at its input 64 and transmits a control signal at its output 66 to the amplifier modules 28, 29, 30, 31. The control signal transmitted by the control device 62 depends on the signal that the control device 62 detects at its input. The control device 62 may be pre-programmed to evaluates the signal(s) at its input 64 to determine how many of the four power amplifier modules 28, 29, 30, 31 should be in the active state for adequate operation of the linear power amplifier system 10. For example, the controller may be programmed to determine that the system is likely to handle a certain number of calls when a given level of signal power is present at the system output, and that only two of the power modules are required to amplify signals for that number of calls.
Bestimmt die Steuerungsvorrichtung 62 aufgrund der Auswertung des Signals an ihrem Eingang 64, dass nur zwei der vier Verstärkermodule 28, 29, 30, 31 im aktiven Zustand für den ausreichenden Betrieb des linearen Leistungsverstärkersystems 10 benötigt werden, überträgt die Steuerungsvorrichtung 62 ein vorgewähltes Signal an die Steueranschlüsse 68, 69, 70, 71 des Verstärkermoduls, das zwei Module 28, 29 veranlasst, in den aktiven Zustand zu gehen und zwei Module 30, 31, den inaktiven Zustand einzunehmen. Dieses Signal kann aus analogen oder digitalen Signalen bestehen, was bei der Auslegung gewählt wird. Vorzugsweise ist das Signal ein digitales Signal. Bestimmt die Steuerungsvorrichtung 62, dass nur ein Verstärkermodul im aktiven Zustand erforderlich ist, überträgt die Steuerungsvorrichtung ein anderes vorgewähltes Signal an die Module, das ein Modul veranlasst, in den aktiven Zustand zu gehen, und drei Module, den inaktiven Zustand einzunehmen. Bestimmt entsprechend die Steuerungsvorrichtung, dass drei Verstärkermodule im aktiven Zustand erforderlich sind, überträgt die Steuerungsvorrichtung ein entsprechendes vorgegebenes Signal an die Module, und wenn die Steuerungsvorrichtung bestimmt, dass vier Module im aktiven Zustand erforderlich sind, überträgt sie ein entsprechendes vorgegebenes Signal an die Module.If the control device 62 determines, based on the evaluation of the signal at its input 64, that only two of the four amplifier modules 28, 29, 30, 31 in the active state are required for sufficient operation of the linear power amplifier system 10, the control device 62 transmits a preselected signal to the control terminals 68, 69, 70, 71 of the amplifier module, which causes two modules 28, 29 to go into the active state and two modules 30, 31 to enter the inactive state. This signal can consist of analog or digital signals, which is selected during the design. Preferably, the signal is a digital signal. If the controller 62 determines that only one amplifier module in the active state is required, the controller transmits another preselected signal to the modules that causes one module to go into the active state and three modules to go into the inactive state. Similarly, if the controller determines that three amplifier modules in the active state are required, the controller transmits a corresponding predetermined signal to the modules, and if the controller determines that four modules in the active state are required, it transmits a corresponding predetermined signal to the modules.
Die Steuerungsvorrichtung 400 für den Teiler/Kombinierer ist mit den Verstärkermodulen 28, 29, 30, 31 gekoppelt. Jedes Verstärkermodul 28, 29, 30, 31 hat einen Ausgang des Verstärkermodulzustands 420, 421, 422, 423, der den Betriebszustand des entsprechenden Moduls wiedergibt. Die Funktionalität 400 ist außerdem mit dem Teiler 16 und dem Kombinierer 54 gekoppelt. Die Kopplung der Funktionalität mit den Verstärkermodulen 28, 29, 30, 31 gestattet es der Funktionalität 400, den Betriebszustand der Module zu überwachen und zu bestimmen, wie viele und welche der Verstärkermodule sich im aktiven Zustand befinden. Die Funktionalität verwendet diese Information, um den Teiler 16 und den Kombinierer 54 entsprechend zu konfigurieren. Bestimmt also die Steuerungsvorrichtung 62, dass nur zwei Verstärkermodule für den ausreichenden Betrieb des Systems erforderlich sind und aktiviert zwei Verstärkermodule und deaktiviert zwei Module, erkennt die Steuerungsvorrichtung 400 für den Teiler/Kombinierer, dass sich nur zwei Module im aktiven Zustand befinden und konfiguriert den Teiler und den Kombinierer entsprechend. Sind also nur zwei Verstärkermodule 28, 29 im aktiven Zustand, konfiguriert die Steuerungsvorrichtung 400 für den Teiler/Kombinierer den Teiler in der Weise, dass er das Eingangssignal in zwei Signale teilt, die an nur zwei Teilerausgänge 20, 21 übertragen werden. In gleicher Weise konfiguriert die Funktionalität 400 den Kombinierer so, dass er Signale an nur zwei seiner Kombinierereingänge 300, 301 kombiniert. Das System gemäß Fig. 1 ist eine Verbesserung gegenüber den herkömmlichen Systemen, da es eine dynamische unabhängige Steuerung der einzelnen Verstärkermodule wie gewünscht bereitstellt.The divider/combiner controller 400 is coupled to the amplifier modules 28, 29, 30, 31. Each amplifier module 28, 29, 30, 31 has an amplifier module state output 420, 421, 422, 423 that reflects the operating state of the corresponding module. The functionality 400 is also coupled to the divider 16 and the combiner 54. Coupling the functionality to the amplifier modules 28, 29, 30, 31 allows the functionality 400 to monitor the operating state of the modules and determine how many and which of the amplifier modules are in the active state. The functionality uses this information to to configure the divider 16 and the combiner 54 accordingly. Thus, if the controller 62 determines that only two amplifier modules are required for adequate operation of the system and activates two amplifier modules and deactivates two modules, the divider/combiner controller 400 detects that only two modules are in the active state and configures the divider and combiner accordingly. Thus, if only two amplifier modules 28, 29 are in the active state, the divider/combiner controller 400 configures the divider to split the input signal into two signals that are transmitted to only two divider outputs 20, 21. Likewise, the functionality 400 configures the combiner to combine signals at only two of its combiner inputs 300, 301. The system of Fig. 1 is an improvement over the conventional systems because it provides dynamic independent control of the individual amplifier modules as desired.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System gemäß Fig. 2 arbeitet im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie das oben beschriebene System von Fig. 1. Die Steuerungsvorrichtung des in Fig. 2 dargestellten Systems ist jedoch anders aufgebaut und arbeitet anders als die oben beschriebene Steuerungsvorrichtung. Die in Fig. 2 dargestellte Steuerungsvorrichtung hat vier Steuerausgänge 100, 101, 102, 103, von denen ein jeder mit einem und nur einem Verstärkersteueranschluss 68, 69, 70, 71 gekoppelt ist. Außerdem wird die Funktion der Steuerungsvorrichtung 400 für den Teiler/Kombinierer in Fig. 1 von der Steuerungsvorrichtung 62 in Fig. 2 ausgeführt.Fig. 2 shows another embodiment of the present invention. The system according to Fig. 2 operates in substantially the same way as the system of Fig. 1 described above. However, the control device of the system shown in Fig. 2 is constructed and operates differently than the control device described above. The control device shown in Fig. 2 has four control outputs 100, 101, 102, 103, each of which is coupled to one and only one amplifier control terminal 68, 69, 70, 71. In addition, the function of the control device 400 for the divider/combiner in Fig. 1 is performed by the control device 62 in Fig. 2.
Bestimmt die Steuerungsvorrichtung 62 bei der Auswertung des Signals an ihrem Eingang 64, dass nur zwei der vier Verstärkermodule 28, 29, 30, 31 im aktiven Zustand erforderlich sind, um das lineare Leistungsverstärkersystem 10 ausreichend zu betreiben, stellt die Steuerungsvorrichtung 62 eine digitale 1 an zwei ihrer Steuerausgänge 100, 101 und eine digitale 0 an den anderen zwei 102, 103 bereit. Dementsprechend wird eine digitale 1 an die zwei Verstärkersteueranschlüsse 68, 69 und eine digitale 0 an die anderen zwei Verstärkersteueranschlüsse 70, 71 übertragen. Jedes Verstärkermodul ist so programmiert, dass es sich im aktiven Zustand befindet, wenn eine digitale 1 an seinem Verstärkersteueranschluss liegt, und im inaktiven Zustand, wenn eine digitale 0 an seinem Verstärkersteueranschluss liegt. Überträgt also die Steuerungsvorrichtung 62 zwei digitale Einsen und zwei digitale Nullen, sind zwei der Module 28, 29 im aktiven Zustand und zwei der Module 30, 31 im inaktiven Zustand.If the control device 62 determines, upon evaluating the signal at its input 64, that only two of the four amplifier modules 28, 29, 30, 31 are required in the active state to adequately operate the linear power amplifier system 10, the control device 62 provides a digital 1 to two of its control outputs 100, 101 and a digital 0 to the other two 102, 103. Accordingly, a digital 1 is transmitted to the two amplifier control terminals 68, 69 and a digital 0 to the other two amplifier control terminals 70, 71. Each amplifier module is programmed to be in the active state when a digital 1 is present at its amplifier control terminal and in the inactive state when a digital 0 is present at its amplifier control terminal. If the control device 62 transmits two digital ones and two digital zeros, two of the modules 28, 29 are in the active state and two of the modules 30, 31 are in the inactive state.
Bestimmt die Steuerungsvorrichtung 62, dass nur ein Verstärkermodul im aktiven Zustand gebraucht wird, überträgt sie eine digitale 1 und drei digitale Nullen, und damit ist eines der Module 28 im aktiven Zustand und die anderen drei Module 29, 30, 31 sind im inaktiven Zustand. Bestimmt in ähnlicher Weise die Steuerungsvorrichtung, dass drei Verstärkermodule im aktiven Zustand gebraucht werden, überträgt die Steuerungsvorrichtung drei digitale Einsen und eine digitale 0, und damit sind drei der Module 28, 29, 30 im aktiven Zustand und das andere Modul 31 ist im inaktiven Zustand. Bestimmt die Steuerungsvorrichtung, dass vier Verstärkermodule im aktiven Zustand gebraucht werden, überträgt die Steuerungsvorrichtung vier digitale Einsen und keine digitale 0, und entsprechend sind alle vier Module 28, 29, 30, 31 im aktiven Zustand.If the control device 62 determines that only one amplifier module is needed in the active state, it transmits a digital 1 and three digital zeros, and thus one of the modules 28 is in the active state and the other three modules 29, 30, 31 are in the inactive state. Similarly, if the control device determines that three amplifier modules are needed in the active state, the control device transmits three digital ones and one digital 0, and thus three of the modules 28, 29, 30 are in the active state and the other module 31 is in the inactive state. If the control device determines that four amplifier modules are needed in the active state, the control device transmits four digital ones and no digital 0, and accordingly all four modules 28, 29, 30, 31 are in the active state.
In Fig. 2 ist die Steuerungsvorrichtung 62 mit dem Teiler 16 und dem Kombinierer 54 gekoppelt. Außerdem ist die Steuerungsvorrichtung 62 mit den vier Verstärkermodulen 28, 29, 30, 31 gekoppelt. Bestimmt die Steuerungsvorrichtung 62, dass drei Verstärkermodule im aktiven Zustand gebraucht werden, während sie die im vorigen Absatz beschriebenen Bestimmungen vornimmt, konfiguriert die Steuerungsvorrichtung zusätzlich zur Übertragung an die Verstärkermodule den Teiler 16 und den Kombinierer 54 für den Betrieb mit drei Verstärkermodulen. Bei einer solchen Konfiguration teilt der Teiler das Eingangssignal in drei Signale an den Teilerausgängen 20, 21, 22 und der Kombinierer kombiniert Signale an drei der Kombinierereingänge 300, 301, 302. Bestimmt die Steuerungsvorrichtung 62 in gleicher Weise, dass nur ein Verstärkermodul gebraucht wird, konfiguriert die Funktionalität 62 den Teiler 16 und den Kombinierer 54 für den Betrieb mit einem Verstärkermodul.In Fig. 2, the controller 62 is coupled to the splitter 16 and the combiner 54. In addition, the controller 62 is coupled to the four amplifier modules 28, 29, 30, 31. If the controller 62 determines that three amplifier modules are needed in the active state while making the determinations described in the previous paragraph, the controller configures the splitter 16 and the combiner 54 for operation with three amplifier modules in addition to communicating to the amplifier modules. In such a configuration, the divider divides the input signal into three signals at the divider outputs 20, 21, 22 and the combiner combines signals at three of the combiner inputs 300, 301, 302. If the controller 62 similarly determines that only one amplifier module is needed, the functionality 62 configures the divider 16 and the combiner 54 for operation with one amplifier module.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System gemäß Fig. 3 arbeitet im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie das in Fig. 1 dargestellte System. Die in Fig. 3 dargestellte Steuerungsvorrichtung 62 hat jedoch zwei Steuerungsvorrichtungseingänge 64, 65. Einer der Steuerungsvorrichtungseingänge 64 ist mit dem Kombiniererausgang 56 genauso gekoppelt wie der einzelne Steuerungsvor richtungseingang mit dem Kombiniererausgang in Fig. 1 und Fig. 2 gekoppelt ist. Der zweite Steuerungsvorrichtungseingang 65 des in Fig. 3 gezeigten Systems ist mit der Eingangsleitung 14 gekoppelt. Dementsprechend wird das Systemeingangssignal nicht nur an den Teilereingang 18, sondern auch an einen der Steuerungsvorrichtungseingänge 65 übertragen. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung 62 mit dem Verstärkungsfaktor des Systems vorprogrammiert. Die Steuerungsvorrichtung kann auch so vorprogrammiert werden, dass sie den Verstärkungsfaktor des System aus ihrem (ihren) Eingang (Eingängen) berechnet und sofern sie entsprechend angeschlossen ist, vorzugsweise wie in Fig. 3 dargestellt. Die in Fig. 3 dargestellte Steuerungsvorrichtung 62 verwendet sowohl das Systemausgangssignal als auch das Systemeingangssignal, um zu bestimmen, wie viele Verstärkermodule im aktiven und wie viele im inaktiven Zustand sein sollten, um die erforderliche Verstärkung für den einwandfreien Systembetrieb bereitzustellen. Wie oben erörtert sendet die Steuerungsvorrichtung nach einer solchen Auswertung Steuersignale an die Module, um die erforderlichen Module zu aktivieren und die nicht erforderlichen Module zu deaktivieren.Fig. 3 shows another embodiment of the present invention. The system according to Fig. 3 operates in substantially the same manner as the system shown in Fig. 1. However, the controller 62 shown in Fig. 3 has two controller inputs 64, 65. One of the controller inputs 64 is coupled to the combiner output 56 in the same way as the single controller input 66. directional input is coupled to the combiner output in Fig. 1 and Fig. 2. The second controller input 65 of the system shown in Fig. 3 is coupled to the input line 14. Accordingly, the system input signal is transmitted not only to the divider input 18, but also to one of the controller inputs 65. Preferably, the controller 62 is pre-programmed with the gain of the system. The controller may also be pre-programmed to calculate the gain of the system from its input(s) and when appropriately connected, preferably as shown in Fig. 3. The controller 62 shown in Fig. 3 uses both the system output signal and the system input signal to determine how many amplifier modules should be in the active state and how many should be in the inactive state to provide the required gain for proper system operation. As discussed above, after such evaluation, the controller sends control signals to the modules to activate the required modules and deactivate the unnecessary modules.
Des Weiteren wird die Konfiguration des Teilers 16 und des Kombinierers 54 gemäß Fig. 3 von der Steuerungsvorrichtung 62 gesteuert. In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Funktionalität 62 jedoch nicht mit den Verstärkermodulen 28, 29, 30, 31 gekoppelt. Die Module 28, 29, 30, 31 werden bei der Bestimmung der Funktionalität, wie der Teiler 16 und der Kombinierer 54 konfiguriert werden sollten, nicht von der Funktionalität 62 überwacht (die Funktionalität 62 kann die Module jedoch aus anderen Gründen überwachen (nicht dargestellt)). Die Steuerungsvorrichtung konfiguriert den Teiler 16 und den Kombinierer 54 nach der Bestimmung, wie viele Module für den ausreichenden Betrieb des System aktiviert sein sollten.Furthermore, the configuration of the divider 16 and the combiner 54 is controlled by the controller 62 according to Fig. 3. However, in the embodiment shown in Fig. 3, the functionality 62 is not coupled to the amplifier modules 28, 29, 30, 31. The modules 28, 29, 30, 31 are not monitored by the functionality 62 in determining how the divider 16 and the combiner 54 should be configured (however, the functionality 62 may monitor the modules for other reasons (not shown)). The controller configures the divider 16 and the combiner 54 after determining how many modules should be activated for sufficient operation of the system.
Die Figuren hierin zeigen die bevorzugte Anordnung der Anschlüsse an den Steuervorrichtungseingängen. Diese Anschlüsse können jedoch an beliebiger Stelle innerhalb des Systems vorgenommen werden. Zum Beispiel könnten die Steuerungsvorrichtungseingänge an die vier Teilerausgänge und alle Ausgänge der vier Verstärker des Systems gemäß Fig. 3 angeschlossen werden. Dies würde der Steuerungsvorrichtung im Wesentlichen die gleiche Information liefern, als würden die Steuerungsvorrichtungseingänge mit der Systemeingangsleitung 14 und dem Kombinierausgang 56 gemäß Fig. 3 verbunden. Die vier Anschlüsse am Teilerausgang verbunden. Die vier Anschlüsse am Teilerausgang würden im Wesentlichen die gleiche Information liefern wie der Anschluss an der Eingangsleitung 14, und die vier Anschlüsse an den Verstärkermodulausgängen würden im Wesentlichen die gleiche Information liefern wie der Anschluss am Kombiniererausgang 56.The figures herein show the preferred arrangement of the connections to the controller inputs. However, these connections may be made anywhere within the system. For example, the controller inputs could be connected to the four divider outputs and all outputs of the four amplifiers of the system shown in Figure 3. This would provide the controller with essentially the same information as if the controller inputs were connected to the system input line 14 and the combiner output 56 shown in Figure 3. The four connections to the divider output The four terminals on the divider output would provide substantially the same information as the terminal on input line 14, and the four terminals on the amplifier module outputs would provide substantially the same information as the terminal on combiner output 56.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System gemäß Fig. 4 arbeitet im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie das in Fig. 1 dargestellte System. Das in Fig. 4 dargestellte System enthält jedoch ein gemeinsames Steuermodul 80. Das gemeinsame Steuermodul 80 dient zur Überwachung und Steuerung einzelner Teile des Systems wie gewünscht. Es kann auch dazu verwendet werden, die Funktion der Steuerungsvorrichtung wie gewünscht durch Befehle zu steuern. In Fig. 4 enthält das gemeinsame Steuermodul 80 zwei gemeinsame Steuereingänge 83, 85. Einer der Eingänge 83 ist mit dem Teilerüberwachungsanschluss 91 gekoppelt. Der Teilerüberwachungsanschluss 91 liefert Informationen in Form eines oder mehrerer Signale über den derzeitigen und/oder vergangenen Betrieb des Teilers 16. Die Kopplung des Eingangs 83 und des Teilerüberwachungsanschlusses 91 gestattet dem gemeinsamen Steuermodul 80 die Überwachung des Betriebs des Teilers 16. Der zweite Eingang 85 ist mit dem Kombiniererüberwachungsanschluss 93 gekoppelt, der Informationen über den derzeitigen und/oder vergangenen Betrieb des Kombinierers 54 bereitstellt. Die Kopplung zwischen dem Kombiniererüberwachungsanschluss 93 und dem zweiten Eingang 85 gestattet dem gemeinsamen Steuermodul 80 die Überwachung des Betriebs des Kombinierers 54. Das gemeinsame Steuermodul kann auch individuelle Leitungen wie die Eingangsleitung 14 überwachen (dies ist nicht dargestellt).Fig. 4 shows another embodiment of the present invention. The system according to Fig. 4 operates in substantially the same manner as the system shown in Fig. 1. However, the system shown in Fig. 4 includes a common control module 80. The common control module 80 serves to monitor and control individual parts of the system as desired. It can also be used to control the function of the control device by commands as desired. In Fig. 4, the common control module 80 includes two common control inputs 83, 85. One of the inputs 83 is coupled to the divider monitoring port 91. The divider monitor port 91 provides information in the form of one or more signals about the current and/or past operation of the divider 16. The coupling of the input 83 and the divider monitor port 91 allows the common control module 80 to monitor the operation of the divider 16. The second input 85 is coupled to the combiner monitor port 93 which provides information about the current and/or past operation of the combiner 54. The coupling between the combiner monitor port 93 and the second input 85 allows the common control module 80 to monitor the operation of the combiner 54. The common control module can also monitor individual lines such as the input line 14 (this is not shown).
Das in Fig. 4 dargestellte gemeinsame Steuermodul 80 enthält zwei gemeinsame Steuerausgänge 82, 84. Ein Ausgang 82 ist mit einem Teilersteueranschluss 90 gekoppelt. Der andere Ausgang 84 ist mit einem Kombinierersteueranschluss 91 gekoppelt. Der Teilersteueranschluss 90 gestattet es einem externen Gerät, verschiedene Aspekte des Teilerbetriebs zu steuern, und der Kombinierersteueranschluss 91 gestattet es einem externen Gerät, verschiedene Aspekte des Kombiniererbetriebs zu steuern.The common control module 80 shown in Figure 4 includes two common control outputs 82, 84. One output 82 is coupled to a divider control port 90. The other output 84 is coupled to a combiner control port 91. The divider control port 90 allows an external device to control various aspects of the divider operation and the combiner control port 91 allows an external device to control various aspects of the combiner operation.
Moderne Zellstellen können mehrere Sender 200, 201, 202, 203 haben, die mit einer zentralen Betriebsstelle 210 kommunizieren. Zentrale Betriebsstellen oder Netz werksteuerungsvorrichtungen werden in der zellularen Kommunikation verwendet. Funktion und Struktur zentraler Betriebsstellen oder Netzwerksteuerungsvorrichtungen und ihre Verwendung in drahtlosen Systemen werden in George Calhoun, Wireless Access and the Local Telephone Network 129-135 (1992) beschrieben, was hiermit einbezogen wird. Die zentrale Betriebsstelle 210 überwacht verschiedene Zellstellen und verwaltet den Betrieb der Zellstellen. Sie kann mehrere Sender und Empfänger enthalten, die in der Hochfrequenzkommunikation verwendet werden, sowie Computerhardware für die Überwachung und Auswertung des Betriebs der Zellstellen und zugehöriger Informationen sowie für die geeignete Kommunikation mit Zellstellen.Modern cell sites can have several transmitters 200, 201, 202, 203 that communicate with a central operating site 210. Central operating sites or network Central operating stations 210 are used in cellular communications. The function and structure of central operating stations or network control devices and their use in wireless systems are described in George Calhoun, Wireless Access and the Local Telephone Network 129-135 (1992), which is incorporated herein by reference. The central operating station 210 monitors various cell sites and manages the operation of the cell sites. It may include a plurality of transmitters and receivers used in radio frequency communications, as well as computer hardware for monitoring and evaluating the operation of the cell sites and related information, and for appropriate communication with cell sites.
Fig. 4 zeigt vier Sender 200, 201, 202, 203. Diese Sender sind zusammen mit der oben beschriebenen System Struktur an der Zellstelle angeordnet. Die gewünschte Betriebsfrequenz und der Zustand für die Sender 200, 201, 202, 203 werden den Sendern von der zentralen Betriebsstelle 210 übermittelt. Zum Beispiel kann die zentrale Betriebsstelle 210 übertragen, dass die Sender bei einer bestimmten Frequenz arbeiten und dass nur zwei Sender in Betrieb (oder "ein") sein sollten. Dies wird durch die Kommunikation der zentralen Betriebsstelle 210 mittels Hochfrequenzsignalen 212 erreicht, wobei ein Empfänger 202 an der Zellstelle angeordnet ist. Der Empfänger 202 wiederum kommuniziert mit den Sendern mittels eines Kommunikationsbusses 96. Der Empfänger 202 überträgt Signale über den Kommunikationsbus 96 an die Sender 200, 201, 202, 203, um diese zu veranlassen, die gewünschte Frequenz zu verwenden und/oder in den gewünschten Zustand zu gehen.Fig. 4 shows four transmitters 200, 201, 202, 203. These transmitters are located at the cell site along with the system structure described above. The desired operating frequency and state for the transmitters 200, 201, 202, 203 are communicated to the transmitters from the central operating site 210. For example, the central operating site 210 may communicate that the transmitters operate at a certain frequency and that only two transmitters should be operating (or "on"). This is accomplished by the central operating site 210 communicating using radio frequency signals 212, with a receiver 202 located at the cell site. The receiver 202 in turn communicates with the transmitters via a communication bus 96. The receiver 202 transmits signals via the communication bus 96 to the transmitters 200, 201, 202, 203 to cause them to use the desired frequency and/or to enter the desired state.
Das gemeinsame Steuermodul 80 enthält einen gemeinsamen Steuereingang 81. Der gemeinsame Steuereingang 81 ist mit dem Kommunikationsbus 96 gekoppelt. Somit werden die Signale auf dem Kommunikationsbus 96 an das gemeinsame Steuermodul 80 sowie an die Sender 200, 201, 202, 203 übertragen. Dementsprechend kann das gemeinsame Steuermodul 80 die Kommunikation zwischen dem Empfänger 202 und den Sendern 200, 201, 202, 203 überwachen. Diese Überwachung gestattet dem gemeinsamen Steuermodul die Bestimmung der Anzahl der in Betrieb befindlichen Sender und deren Sendefrequenz. Diese Information wird vom gemeinsamen Steuermodul 80 ausgewertet. Das gemeinsame Steuermodul 80 sendet ein entsprechendes Signal an seinen gemeinsamen Steuerausgang 86, der mit dem Steuerungsvorrichtungseingang 64 gekoppelt ist. Dieses entsprechende Signal wird von der Steuerungsvorrichtung 62 zur Bestimmung herangezogen, wie viele Verstärker im aktiven Zustand und wie viele im inaktiven Zustand sein sollten, um die erforderliche Verstärkung bereitzustellen. Wie oben erörtert sendet die Steuerungsvorrichtung nach einer solchen Auswertung Signale an die Module, um die benötigten Module zu aktivieren und die nicht benötigten Module zu deaktivieren.The common control module 80 includes a common control input 81. The common control input 81 is coupled to the communication bus 96. Thus, the signals on the communication bus 96 are transmitted to the common control module 80 as well as to the transmitters 200, 201, 202, 203. Accordingly, the common control module 80 can monitor the communication between the receiver 202 and the transmitters 200, 201, 202, 203. This monitoring allows the common control module to determine the number of transmitters in operation and their transmission frequency. This information is evaluated by the common control module 80. The common control module 80 sends a corresponding signal to its common control output 86, which is connected to the control device input 64. This corresponding signal is used by the controller 62 to determine how many amplifiers should be in the active state and how many should be in the inactive state to provide the required gain. As discussed above, after such evaluation, the controller sends signals to the modules to activate the required modules and to deactivate the unneeded modules.
Das in Fig. 4 dargestellte gemeinsame Steuermodul 80 führt die Überwachungs- und Konfigurationsfunktion für den Teiler/Kombinierer der Steuerungsvorrichtung 400 für den Teiler/Kombinierer von Fig. 1 aus. Das gemeinsame Steuermodul 80 ist mit den Verstärkermodulen 28, 29, 30, 31 gekoppelt und überwacht so, welche der Module 28, 29, 30, 31 aktiv und welche inaktiv sind. Wie die Funktionalität 400 von Fig. 1 konfiguriert das gemeinsame Steuermodul 80 den Kombinierer 16 und den Teiler 54 entsprechend der in Betrieb befindlichen Anzahl Verstärkermodule. Die Konfiguration wird durch die Kopplung des Moduls 80 mit dem Teiler 82, 90 an den Teiler übertragen. Gleichermaßen wird die Konfiguration durch die Kopplung des Moduls 80 mit dem Kombinierer 84, 91 an den Kombinierer übertragen.The common control module 80 shown in Fig. 4 performs the splitter/combiner monitoring and configuration function of the splitter/combiner controller 400 of Fig. 1. The common control module 80 is coupled to the amplifier modules 28, 29, 30, 31 and thus monitors which of the modules 28, 29, 30, 31 are active and which are inactive. Like the functionality 400 of Fig. 1, the common control module 80 configures the combiner 16 and the splitter 54 according to the number of amplifier modules in operation. The configuration is transmitted to the splitter by coupling the module 80 to the splitter 82, 90. Likewise, the configuration is transmitted to the combiner by coupling the module 80 to the combiner 84, 91.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform kann für herkömmliche zentrale Betriebsstellen verwendet werden. Die Ausführungsform würde keine weitere Programmierung des Kommunikationssystems an der zentralen Betriebsstelle erfordern.The embodiment shown in Fig. 4 can be used for conventional central operating sites. The embodiment would not require any further programming of the communication system at the central operating site.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System gemäß Fig. 5 arbeitet im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie das in Fig. 1 und 4 dargestellte System. Anstelle jedoch den Kommunikationsbus wie beim System gemäß Fig. 4 zu überwachen, steht das in Fig. 5 dargestellte System in direkter Kommunikation mit der zentralen Betriebsstelle 210. Die zentrale Betriebsstelle 210 kommuniziert mit einem Empfänger 203 an der Zellstelle mittels Hochfrequenzsignalen 213. Der Empfänger 203 empfängt diese Signale und überträgt entsprechende Signale an den gemeinsamen Steuereingang 81. Die zentrale Betriebsstelle 210 kann somit Informationen an das gemeinsame Steuermodul 80 senden. Diese Informationen werden vom gemeinsamen Steuermodul und wiederum von der Steuerungsvorrichtung 62 verwendet, um zu bestimmen, wie viele Verstärkermodule 28, 29, 30, 31 im aktiven Zustand und wie viele im inaktiven Zustand sein sollten. Die zentrale Betriebsstelle 210, das gemeinsame Steuermodul 80 und die Steuerungsvorrichtung 62 sind so vorprogrammiert, dass die zentrale Betriebsstelle 210 den Betriebszustand der Verstärkermodule regeln kann, indem sie über Hochfrequenzsignale 213 mit dem Empfänger 203 und wiederum mit dem gemeinsamen Steuermodul 80 und der Steuerungsvorrichtung 62 kommuniziert. Das in Fig. 5 dargestellte gemeinsame Steuermodul 80 führt die Überwachungs- und Konfigurationsfunktion für den Teiler/Kombinierer genauso aus wie das in Fig. 4 dargestellte oben beschriebene gemeinsame Steuermodul 80.Fig. 5 shows another embodiment of the present invention. The system of Fig. 5 operates in substantially the same manner as the system shown in Figs. 1 and 4. However, instead of monitoring the communication bus as in the system of Fig. 4, the system shown in Fig. 5 is in direct communication with the central operating station 210. The central operating station 210 communicates with a receiver 203 at the cell site by means of radio frequency signals 213. The receiver 203 receives these signals and transmits corresponding signals to the common control input 81. The central operating station 210 can thus send information to the common control module 80. This information is used by the common control module and in turn by the control device 62 to determine how many amplifier modules 28, 29, 30, 31 are in the active state and how many should be in the inactive state. The central operating station 210, the common control module 80 and the control device 62 are pre-programmed so that the central operating station 210 can control the operating state of the amplifier modules by communicating via radio frequency signals 213 with the receiver 203 and in turn with the common control module 80 and the control device 62. The common control module 80 shown in Fig. 5 performs the monitoring and configuration function for the divider/combiner in the same way as the common control module 80 shown in Fig. 4 described above.
Die Verwendung der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform in herkömmlichen zellularen Systemen würde einige Programmierung an der zentralen Betriebsstelle erfordern. Die zentrale Betriebsstelle müsste zur Kommunikation mit dem gemeinsamen Steuermodul eingestellt werden.Use of the embodiment shown in Fig. 5 in conventional cellular systems would require some programming at the central operating site. The central operating site would need to be set up to communicate with the common control module.
Obwohl die vorliegende Erfindung hier im Zusammenhang mit Zelltelefon-Zellstellen erläutert wird, kann sie in anderen Einrichtungen als Zellstellen verwendet werden. Beispielsweise kann sie in Spezial-Mobilfunkanwendungen eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung kann in jedem System verwendet werden, das mehrere Kanäle benutzt und eine Verstärkung mit mehreren Verstärkermodulen vornimmt.Although the present invention is discussed here in the context of cellular telephone cell sites, it may be used in facilities other than cell sites. For example, it may be used in specialty cellular applications. The present invention may be used in any system that uses multiple channels and provides amplification with multiple amplifier modules.
Funkbasisstationen sind im Stand der Technik gut bekannt. Solche Stationen und ihr Betrieb, einschließlich des Betriebs ihrer Komponenten, werden allgemein in George Calhoun, Wireless Access and the Local Telephone Network 126-135, 241-377 (1992) beschrieben, was hiermit einbezogen wird. Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Teilnehmerstation 500, die ein lineares Verstärkersystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält. Die in Fig. 6 dargestellte Teilnehmerstation 500 enthält eine Benutzerschnittstelle 502 mit der Teilnehmerstation. Eine solche Schnittstelle 502 kann einen üblichen Telefonanschluss, eine drahtlos verbundene entfernte Benutzerschnittstelle, eine Teilnehmer-Relaisstation oder eine funkverbundene Telefon- oder Mobilstation enthalten. Die Benutzerschnittstelle 502 ist mit einem Teilnehmerleitungs-Schnittstellensystem gekoppelt, was die Kommunikation zwischen der Benutzerschnittstelle 502 und der Teilnehmerstation 500 vereinfacht. Das Leitungsschnittstellensystem 504 ist mit einem Analog-/Digital-Wandlungssystem 506 gekop pelt, das die Kommunikation von der Benutzerschnittstelle 502 (analog) zu einem digitalen Signal wandelt. Das Analog-/Digital-Wandlungssystem 506 ist mit einem Modulationssystem 508 gekoppelt, das den digitalen Signalausgang des Wandlungssystems 506 in einer vorgewählten Weise moduliert. Das Modulationssystem 508 ist mit einem die vorliegende Erfindung verwirklichenden linearen Verstärkersystem 10 gekoppelt. Das Verstärkersystem 10 verstärkt das modulierte Signal gemäß der vorliegenden Erfindung. Das lineare Verstärkersystem ist mit einem Funksystem/einer Antennenschaltung 510 gekoppelt. Das Funksystem 510 bereitet das verstärkte Signal für die Übertragung mittels der Antenne 512, die mit dem Funksystem 510 gekoppelt ist, vor.Radio base stations are well known in the art. Such stations and their operation, including the operation of their components, are generally described in George Calhoun, Wireless Access and the Local Telephone Network 126-135, 241-377 (1992), which is hereby incorporated by reference. FIG. 6 is a schematic representation of one embodiment of a subscriber station 500 incorporating a linear amplifier system 10 in accordance with the present invention. The subscriber station 500 illustrated in FIG. 6 includes a user interface 502 with the subscriber station. Such an interface 502 may include a conventional telephone line, a wirelessly connected remote user interface, a subscriber relay station, or a radio-connected telephone or mobile station. The user interface 502 is coupled to a subscriber line interface system, facilitating communication between the user interface 502 and the subscriber station 500. The line interface system 504 is coupled to an analog/digital conversion system 506 pelt that converts the communication from the user interface 502 (analog) to a digital signal. The analog to digital conversion system 506 is coupled to a modulation system 508 that modulates the digital signal output of the conversion system 506 in a preselected manner. The modulation system 508 is coupled to a linear amplifier system 10 embodying the present invention. The amplifier system 10 amplifies the modulated signal in accordance with the present invention. The linear amplifier system is coupled to a radio system/antenna circuit 510. The radio system 510 prepares the amplified signal for transmission via the antenna 512 coupled to the radio system 510.
Die allgemeine Steuerungsvorrichtung 518 überwacht und steuert sämtliche Komponenten der Teilnehmerstation 500. Die allgemeine Steuerungsvorrichtung 518 ist über eine Steuerschaltung 516 mit den Komponenten gekoppelt. Die Teilnehmerstation 500 ist mit einem Spannungsversorgungssystem 520 gekoppelt, das die für den Betrieb der Station 500 erforderliche Leistung bereitstellt.The general control device 518 monitors and controls all components of the subscriber station 500. The general control device 518 is coupled to the components via a control circuit 516. The subscriber station 500 is coupled to a voltage supply system 520 which provides the power required for the operation of the station 500.
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